Question

A、B、C、D、E五種物質是由常見元素組成，A由兩種元素組成，且A中兩種元素的質量比為7∶8。A和B在高溫條件下反應生成C和D，C為無色氣體，在標準狀況下的密度約為2.86g?L^－1。以A為原料生產E。

⑴寫出A的化學式：            
⑵A和B的反應中，還原劑與氧化劑的物質的量之比為      ，
⑶某人設想用右圖所示裝置利用電化學原理生產E，則N電極是　   極；寫出M電極的電極反應式：                      。
⑷當圖中的C與O₂被活性炭吸附時，也能發生反應生成F，為研究此反應，將C和O₂放入體積為2L的恒容密閉容器中，在500℃時發生反應，反應過程中的能量變化如下圖所示，反應物物質的量和時間的變化如下表所示：

①該反應的ΔH      0反應從起始至2min內的平均反應速率v(C)＝              ；
500℃時，此反應化學平衡常數K的值為                  。
②第6min時，向容器中再充入0.002molO₂，同時將反應體系的溫度改變為T，反應至10min時重新達到平衡，此時測得c(C)＝0.006mol?L^－1，則溫度T     （填“＞”或“＜”）500℃。

Answer 1

⑴ FeS₂      ⑵ 11∶4，   ⑶正極；SO₂－2e^－＋2H₂O＝SO₄^2－＋4H^＋。
⑷①＜；  0.018mol·L^－1·min^－1；    8000     ②＞

（1）在標準狀況下的密度約為2.86g?L^－1，則C的相對分子質量是2.86×22.4＝64，所以C是SO₂。所以根據A的組成可知，A是FeS₂。
（2）FeS₂在反應中失去3-2＋（4＋1）×2＝11個電子，而氧氣只能得到4個電子，所以根據電子得失守恒可知，還原劑與氧化劑的物質的量之比為11∶4。
（3）原電池中負極失去電子，正極得到電子，N極通入氧氣，所以N是正極。SO₂在M極通入，電極反應式為SO₂－2e^－＋2H₂O＝SO₄^2－＋4H^＋。
（4）①根據圖像可知，反應物的能量高于生成物的能量，所以是放熱反應，△H小于0。2min內SO₂的變化量是0.108mol－0.036mol＝0.072mol，所以其反應速率是0.072mol÷2L÷2min＝0.018mol·L^－1·min^－1。平衡時SO₂和氧氣的濃度分別是0.006mol/L、0.008mol/L，生成SO₃是0.054mol/L－0.006mol/L＝0.048mol/L，所以平衡常數為
②增大氧氣濃度平衡向正反應方向移動，但最終平衡后SO₂濃度不變，說明改變溫度應該是升高溫度，平衡向逆反應方向移動。